工业园区尾水处理回用工艺比较模板.doc

尾水深度处理工艺
尾水深度处理是本项目能否实现全部回用目标关键，依据尾水水质浓度、特点及工业园区尾水处理回用水质要求，结合现在中国外工业废水尾水深度技术水平，本可行性研究提出“臭氧高级催化氧化+曝气生物滤池+多介质滤池+超滤+反渗透”、“曝气生物滤池+CMF-S+反渗透”二个处理工艺方案，并对二个处理工艺方案进行技术对比论证。
（1）工艺方案比较
方案一废水处理主体工艺采取“臭氧高级催化氧化+曝气生物滤池+多介质滤池+超滤+反渗透”处理工艺，方案二废水采取“曝气生物滤池+CMF-S+反渗透”处理工艺，这两种工艺对于处理该污水均可达成设计出水水质要求。
二者特点比较以下表4.2-1：
表4.2-1 处理工艺方案对比
项目
方案一
方案二

技
术
分
析
1．采取专有专利技术，科技含量高；
1．工艺技术为传统技术，在污水处理中应用较广；
2．因为采取了高级催化氧化工艺，水中大量污染物得以大幅度去除。可确保后续超滤、反渗透膜产水率和延长超滤和反渗透膜使用寿命；

2．系统中无针对低浓度有机物去除单元，致使剩下有机污染物进入后续脱盐设备，易造成反渗透膜污染，降低产水率和缩短超滤和反渗透膜使用寿命。同时浓水排放也会因COD、BOD指标过高而满足不了污水排放要求。
3．经过工程实践证实该工艺运行稳定性好；
3．CMF-S连续脱过滤系统受前端污水处理影响，存在较严重膜污染情况。
4．占地面积较小；基建投资低
4．池体占地面积大，基建投资偏高；
5．电耗相对方案二较低；
5．电耗相对方案一较高；
6. 整个系统运行维护费用低。
6. 整个系统运行维护费用高。

（2）工艺方案确实定
方案一中水处理段采取优异获国家科技二等奖高级催化氧化技术，经过在污水中投加复合高锰酸盐预氧化剂和臭氧，经和贵金属催化剂进行化学反应后，除可去除污水中易于分解有机污染物进行分解外，并可将污水中难于氧化有机污染物改性为易于生物分解有机物，为后续曝气生物滤池高效运行发明有利条件。经过高级催化氧化处理后，一是减轻了后续曝气生物滤池复荷，二是提升了曝气生物滤池处理效率，这么可大大降低了生化处理构筑物容积，降低了土建投资。中水段生化处理采取曝气生物滤池，可将有机污染物降解至较低水平。这将大大改善后续反渗透除盐设备运行条件，可确保超滤和反渗透出水率和降低超滤和反渗透反冲洗频率，还将延长超滤和反渗透膜使用寿命，使更换膜组件费用降低，从而使运行费用降低。
方案二中在中水处理段采取“生物滤池+CMF-S连续膜过滤”作为除悬浮物单元，经去除悬浮物后水直接进入后续反渗透设备中，因为低浓度水难处理性，工艺中去除COD、BOD污染物方法显著不够稳定，这些污染物会对反渗透设备正常运行产生不良影响，长时间运行微生物会滋生于膜丝上，堵塞膜丝，除会降低出水率和频繁反冲洗外，还将缩短超滤和反渗透膜使用寿命，使更换膜组件费用增加，从而使运行费用增加。同时它们会随浓水直接排出，但因为其含量较高，超出浓水排放要求。
基于上述分析，方案一技术优异、运行可靠、土建费用低、自动化程度高。所以综合比较后确定方案一为本工程设计方案。

（3）工艺说明
本工艺可分为2个工艺段：景观及杂用水回用处理工艺段和工业生产生活回用（达自来水标准）处理工艺段。

混凝剂
预氧化剂

提升
预沉调整池

臭氧发生器
高级传质氧化塔

鼓风机曝气

曝气生物滤池

砂滤池

反冲洗
中间水池
前端污水处理段

景观水回用系统

超滤主机
勾兑水池

城市杂用水系统

一级回用管网
中间水池
化学清洗泵

还原剂
PH

阻垢剂
化学清洗槽

碱液计量泵
酸液计量泵
一级反渗透主机

酸液槽
碱液槽
反冲洗排水
水力反冲洗
回用水池

二级回用管网
图4.3-2 尾水深度处理段工艺步骤
前端预沉调整池
二级回用
尾水深度处理工艺步骤及水量平衡
污水提升泵站

0m3/d
污水处理段

0 m3/d
臭氧催化氧化

0 m3/d

生物滤池

0 m3/d

砂滤

7000 m3/d

GB18918-一级A排放标准
景观用水水标准(GB/T18921-

13000 m3/d
10000 m3/d
勾兑混合
超滤

10000 m3/d
13000 m3/d

3000 m3/d
回用于城市杂用水
浓缩液
反渗透

一级回用管网
10000 m3/d

二级回用管网
自来水标准
工业回用

图4.3-1工艺步骤及水量平衡
从下表4.3-1能够看出，因为RO浓水将污染物浓缩了4倍左右，造成RO浓水不能回用任何水体，为处理这个问题，可和“臭氧催化氧化+生物滤池”工艺段出水进行勾兑，使之勾兑水水质满足GB18918-一级A排放标准，可回用于城市杂用水，进过计算浓水于段间水勾兑百分比应大于1:1
表4.3-1 各处理段水质情况表
项 目
CODcr
BOD5
NH3-N
污水站出水
50
10
5
臭氧催化氧化+生物滤池
20
3
2
超滤+RO产水
5
0.75
0.5
超滤+RO浓水
80
12
8
4.3.1景观及杂用水回用处理工艺段
污水经污水处理站处理后进入预沉调整池，在进入前被投加进预氧化剂及混凝剂，在将水中含有悬浮物去除，同时再利用高锰酸盐复合药剂强氧化性把水中易于分解有机污染物进行前期预氧化、改性形成沉淀物在池内内过滤去除掉，为后续高级传质氧化减轻负荷，使之能发挥更高作用。多介质滤罐内装填多个过滤滤料，以满足分离去除多个污染物需要。
中水预氧化及沉淀后提升进入高级传质氧化塔。
高级传质氧化塔内装填催化剂。催化剂将随水进来臭氧在水中电离生成自然界中含有极强氧化性羟基自由基（OH·），在此单元内，水中一部分COD会转化为BOD，同时小分子有机物得以氧化去除。
高级传质氧化氧化剂为臭氧气体，臭氧由专业成套设备制取供给。提供臭氧发生器气源为空气压缩机。高级传质氧化塔为316L不锈钢材质制造。
中水从高级传质氧化塔流出后以重力流入后续曝气生物滤池。
此时生物滤池进水中有机污染物均属于易于降解小分子物质，它们是微生物生长繁殖最好养料。在曝气供氧条件下，污水微生物逐步在填料表面形成生物膜，因为有比较充足有机营养物质并有充足氧源，微生物得以生长繁殖，微生物生长繁殖到一定程度后，其摄入营养物质就要求增多，而水中小分子有机污染物恰好是其生长过程中最好养料，这些微生物附着于池内填料上，污水在流经填料时，水中有机污染物质被微生物摄取，从滤池排出水中有机污染物含量就得以降低，从而达成中水标准。曝气生物滤池采取下向流进水方法，在去除COD、BOD同时，针对水中氨氮含量也有较高去除效率，这是因为在下向流过程中，伴随曝气，在滤池底层形成亚硝酸盐氮及硝酸盐氮为滤池上部硝化细菌提供了充足营养，促进其发挥硝化脱氮作用，完成使氨氮从污水中去除。
曝气生物滤池兼具生化处理和预过滤悬浮物作用，所以，污水经过曝气生物滤池单元后，水中残余COD、BOD、悬浮物得到较大幅度降低，至此，水中各项指标均靠近于中水回用标准。
中水经过曝气生物滤池后，设置砂滤池将水中生物膜等悬浮物过滤去除掉。
出水进入中间水池。中间水池贮存反清洗用水及脱盐系统供水水量。
反清洗排水排入前端污水处理段。
至此，经过前段中水处理，水中有机污染物及悬浮物等均得以较大幅度去除，有效确保了后续脱盐设备正常稳定运行。
本工艺特点
a 、因为采取了高级传质氧化工艺，水中大量污染物得以大幅度去除。同时也改善了污水可生化性，使得后续生化处理能够更根本降解水中有机污染物。
b、采取“高级氧化+曝气生物滤池”技术有效确保了后续反渗透脱盐设备不受水中有机污染物影响，从而更高效运行，并使其使用寿命得到有效延长。
c、采取曝气生物滤池，在去除COD、BOD同时具去除氨氮功效，有利于水质深入净化。
d、采取高效处理工艺大幅度降低了工程占地面积，削减了工程投资，同时采取较短处理工艺步骤，降低了操作运行管理难度。
e、本工艺运行费用较低，可有效降低了工程投资回收期。
f、本工艺步骤简短，易于操作维护。

4.3.2工业生产生活回用（达自来水标准）处理工艺段
现在对于深度净化处理基础上全部采取反渗透处理工艺，上世纪五十年代末六十年代早期，反渗透和纳滤技术产品商品化投放市场。起初，反渗透关键用于海水和苦咸水脱盐，因为工业领域对保护水源、降低能耗、控制污染和从废水中回收有价值物质需求日益增加，反渗透和纳滤新用途变得更有经济价值。
反渗透膜确实定
反渗透膜能阻挡全部溶解性盐及分子量大于100有机物，但许可水分子透过。醋酸纤维素反渗透膜脱盐率通常可大于95％，反渗透复合膜通常大于98％。膜两侧运行压差当进水为苦咸水时大于5bar，当进水为海水时，通常低于84bar。
反渗透膜分离技术是一个高效节能技术。它是将进料中水（溶剂）和离子（或小分子）分离，用高压水泵将预处理水增压后，借助半透膜选择截留作用，将原水中无机盐、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以取得高质量脱盐水，从而达成纯化水质目标。该过程无相变，通常不需加热，工艺过程简单，能耗低，操作控制轻易，应用范围广泛。反渗透纯水处理设备以经过微滤预处理水作进水，其出水电导率可达2-5µs/cm。
在反渗透膜过滤设备设计中，充足考虑到了反渗透膜过滤设备进水中不利和膜长久稳定运行原因，如氧化性杀菌剂、硬度、有机物等原因，并分别采取了预处理方法。在本项目中提议采取进口、抗污染反渗透元件。这种反渗透膜元件专门应用于有较严格预处理、不过原水中仍富含微生物和有机物等污染物应用领域，它表现了卓越抗污染能力和可清洗特征。
现在反渗透市场基础上全部采取进口RO膜元件，所以本项目一样采取美国KOCH RO膜。
科氏反渗透膜实际上就是过去常讲流体膜（Fluid Systems） ，因为科氏滤膜企业在 1998 年收购了流体企业。科氏企业收购流体企业后，全部反渗透产品仍然保留使用流体企业给予产品名称和复合膜商标 TFC®。
从制造角度，科氏滤膜反渗透膜以其提供材质最多、口径最多、长度最多、脱盐率最多、流道宽度最多、流道材质最好、应用领域最广泛而著名于世，表现了科氏对用户需要无微不至关心，和精益求精企业体念。所以，科氏是唯一能够为用户正确量身定做技术方案膜供给商。
从现场应用角度， 科氏滤膜反渗透产品以其极强抗污性、 持久稳定性、脱盐率高、运行压力低、节能、服务好等特点而赢得了用户广泛好评。分述以下。
a、抗污染性极好
进入 90 年代以来，伴随工业飞速发展，河水、湖水、水库水、海水、地下水等天然水源污染越来越严重。另外，因为环境保护要求越来越严格而引发回用二级市政污水和工业污水等作为特殊水源。不管是用天然水，还是用污水作为水源，反渗透膜系统均对膜本身抗污染性首先提出了很高要求。膜抗污染性毫无疑问是关键考虑指标。
FluidSystems™流体全部 TFC 薄膜(S、ULP、HR、XR、SS、HF 等系列)因特殊膜表面涂层及处理技术而拥有显著优于同类产品抗污染性, 甚至优于一些抗污染类产品。这种优势得益于开发路线正确性。相关抗污染膜开发路线，有企业以提升膜面光洁度为主，有则关键是将膜面电性变为电中性。这两种方向均表现不理想，而科氏企业开发抗污染膜则综合了这两条路线优点，首先，用亲水性高分子物质增强膜面光洁度；另一方，减弱了膜面电性，但仍然维持弱负电性，这种方案使得科氏反渗透膜取得了极为优良抗污染性能。 这种超强抗污染性能在中国外全部能找到很多鲜明例子。
中国案例有上海杨树浦电厂、天津杨柳青电厂、聊城东昌热电厂、招远热电厂等等。杨树浦电厂原水是严重污染黄埔江水，选择了科氏标准苦咸水膜TFC®8832HR 和 H 企业抗污染膜 LFC1，科氏膜至今用了 7 年多还未更换；而 H 企业抗污染膜用了 4 年左右就更换成了科氏膜 TFC®8832HR，还不如科氏一般膜。天津杨柳青电厂原水是地表水，用也是科氏膜TFC®8832HR，至今 7 年多还未更换，且性能十分稳定。
b、稳定性好
稳定性是反渗透系统考虑关键原因。一个稳定系统，不仅能给现场运行和检修人员降低很多工作量，而且能为工厂降低因停工而引发间接损失。 科氏滤膜自 90 年代初进入中国，现场很多应用全部表明了科氏膜稳定性很好。这么例子以下。
山东招远热电厂1995 年投运，至今 10 年，还未换膜，仍然性能稳定； 天津杨柳青电厂1998 年投运，至今 7 年，还未换膜，仍然性能稳定；上海杨树浦电厂1998 年投运，至今 7 年，仍然性能稳定； 其它，还有海勃湾电厂、聊城东昌热电厂等等。
c、脱盐率高
Fluid Systems™流体苦咸水膜(HR、XR 系列)和海水淡化膜(SS、HF系列)因多项专利技术而拥有尤其高脱盐率。 流体膜产品高脱盐率取得并不牺牲任何通量和操作压力, 水平在同类产品中一直保持领先。 科氏除了能提供 1m 长组件外，还开发了 1.5m 长组件 Magnum 系列。Magnum 组件其长度 1.5m，在 6m 长压力容器中可装 4 支，相当于 6 支 1m 长365ft2 膜，同时膜面积可比 1m 长膜增加 5%；另外，连接点从 12 个降低到了 8个，泄漏所以而降低，有利于提升产品水水质。 在众多有同类产品平行参与用户运行现场, 如上海天元纺织、上海杨树浦电厂、太原钢铁厂全部证实了流体反渗透膜含有更高脱盐率, 且能够长久保持。
d、运行压力低
运行压力直接关系着能耗高低， 所以关注运行压力高低是反渗透系统运行头等大事。 很多现场经验反馈表明在一样产水条件下， 科氏膜需要压力往往比其它膜更低。细分析起来，这一点应该和其超强抗污染性密不可分，因为污堵程度减弱了，透膜阻力相对小部分，宏观表现即为运行压力和段间压差更低。 水质差时， 科氏滤膜抗污染能力得以充足发挥， 故而运行压力可能低更多，比如美国二十一世纪水厂抗污染膜对比试验中， 科氏抗污染膜进水压力就比其它品牌低了好多个 Bar。 其它还有聊城东昌热电厂科氏滤膜比 D企业膜低 1-2Bar 左右。 大约来讲，科氏滤膜能比其它品牌节省 10-15%以上运行能耗，所以能为用户降低制水成本。
预处理确定
在反渗透或纳滤系统前端，通常使用微滤或超滤作为预处理。要分析对比微滤和超滤不一样性能，能够依据微滤和超滤关键区分进行，以下表4-3所表示。
表4.3-3 微滤和超滤关键性能对比
项目
超滤
微滤
膜孔径
截留分子2
≤0.2um
膜通量
高、稳定
低、清洗前后改变不大
膜孔结构
非对称性
对称性
抗污染能力
强
差
耐次氯酸钠能力
200-250ppm
0ppm
化学清洗
轻易
不轻易
消毒能力(对细菌去除率)
4-5log
无
出水微生物指标(平板计数)
128m/l
690m/l
COD、BOD去除能力
20-60%
无
出水水质
好、稳定
通常、不稳定
从上表中能够看出，超滤系统要比微滤系统更适合于新生水回用处理。超滤能截留0.002～0.1微米之间颗粒和杂质，许可小分子物质和溶解性固体（无机盐）等经过，但将有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，用于表征超滤切割分子量通常介于1000～100,000之间，运行压差为0.1～0.7 MPa。
现在超滤膜分为进口和国产两种产品，其对比数据以下表4.3-4所表示：
表4.3-4 两种超滤膜产品对比

科氏TARGAä
国产超滤膜
产地
美国原装进口
- 制造经验30多年
- 产品一致性好
- 研发力量极强
- 制造经验少
- 产品一致性差
- 研发力量微弱
最大产品规格
直径10”
- 单组件面积增加70%
- 相同规模，占地小
- 整机性价比高
- 专利封装技术，消除了内应力
直径8”
- 单组件面积小
- 相同规模，占地大
- 整机性价比低
- 一般封装，存在内应力，膜丝易受损
进水方法
内压式
- 流道开放，且均匀
- 进水无死角
- 不易堵塞
- 易清洗，易恢复
外压式
- 流道开放，但不均匀
- 进水有死角
- 易堵塞
- 不易清洗，难恢复
膜及其支撑层微观结构
单皮层，完全不对称楔形支撑结构，透水阻力小

双皮层，几乎对称海绵状支撑结构，透水阻力大

预处理适宜性
十分适合作预处理
不适合作预处理
现场表现
好
- 性能长久稳定
- 水质稳定
- 膜丝寿命长
- 维护工作量小
- 出水水质好
差
- 短时间内，断丝率高
- 水通量衰减快
- 膜丝寿命短
- 维护工作量大
- 出水水质差
总结
合理材质、优良膜结构、合理进水方法、雄厚技术力量、多年研发积累、精益求精精神，决定了TARGA是一个高通量、低压力、抗污染、易清洗、寿命长、出水好、长久稳定优质产品。现场用户很多反馈和上述特点是一致，口碑甚佳，投标时用户常常自觉指定使用该产品。
不合理膜结构、不合理运行方法、有限制造经验、技术微弱，决定了该企业产品通量低、易污堵、难清洗、寿命短、出水差、运行不稳定。
现场用户用过后，普遍反馈断丝率高，水质差，不稳定，易堵难洗。所以，二期工程往往拒绝其参与投标。